Наша географияЗаявка на членство+7 916 848-78-01info@rusneuro.net
О НейроНетеНаша миссияЧлены союзаНовостиСМИ о насДокументыАрхивКонтакты
Новости / Обзор новостей нейротехнологий 06.05.17-12.05.17
Новости
12.05.2017

Обзор новостей нейротехнологий 06.05.17-12.05.17

3D оптогенетика с визуализацией

“Three-Dimensional Two-Photon Optogenetics And Imaging Of Neural Circuits In Vivo” | bioRxiv | doi: 10.1101/132506

нейромодуляция

Сотрудники Центра нейротехнологий Колумбийского университета (США) показали, как стимулировать и  одновременно считывать активность клеток, лежащих в разных слоях ткани мозга. Двухфотонный микроскоп дает очень точную картинку, в сочетании с методами оптической стимуляции он позволяет наблюдать и управлять работой нейронов с разрешением в одну клетку. До сих пор такие гибридные системы ограничивались двумерными плоскостями. Однако нейронные цепи трехмерны, и генетически и функционально единые ансамбли распределены по всему объему, так что расширение метода до трехмерного просто необходимо.

Авторы построили 3D-микроскоп с двумя двухфотонными возбуждающими лазерами для визуализации и фотостимуляции. Каждый лазерный луч имеет контроль глубины фокуса в образце независимо от движения объектива. Это добавляет гибкости и уменьшает возможные искажения. В части формирования изображения авторы снабдили настраиваемый по длине волны сапфировый лазер электрически регулируемыми линзами и связали его с резонансным сканером для высокоскоростной объемной кальциевой визуализации. Регуляция линз обеспечивает осевой сдвиг фокуса до 90 мкм ниже и 200 мкм выше номинальной фокальной плоскости объектива.

 

Схема одновременного объемного кальциевого изображения и 3D-голографическая модельная фотостимуляция в коре головного мозга.

В части фотостимуляции авторы использовали пространственный модулятор света (SLM). Он дает трехмерное разбиение пучка, направляя лучи на выбранные позиции в образце с разной глубиной. В тестовых экспериментах измеряли зеленую флуоресценцию в ответ на фотостимуляцию белка, реагирующего на красный свет. Авторы работали с пирамидальными клетками в зрительной коре анестезированных мышей, контролируя одновременно активность нейронов в трех плоскостях.

Микроскоп спроектирован с переключаемыми кинематическими зеркалами, так что лазеры легко перенаправить и использовать для красных флуорофоров и синих опсинов. Метод полезен для изучения связей нервных клеток, организации их ансамблей и обработки информации в нейронных цепях. Он распространяет предыдущие методы с 2D-плоскости на 3D-объем. Это шаг точной оптогенетики в сторону больших пространственных масштабов.

 

Украсть пароль через интерфейс мозг-компьютер

“PEEP: Passively Eavesdropping Private Input via Brainwave Signals” | Financial Cryptography and Data Security 2017 | PDF

 

неинвазивные интерфейсы

Гарнитуру ЭЭГ или приложение с доступом к сигналам ЭЭГ можно превратить в клавиатурного шпиона. Кейлоггер или клавиатурный шпион -- это программа, записывающая нажатия клавиш, часто с целью кражи паролей и прочих конфиденциальных данных. Программисты из Университета Алабамы в Бирмингеме и Калифорнийского университета в Риверсайде для проверки уязвимостей разработали PEEP, новый тип атаки кейлоггера на основе интерфейса мозг-компьютер и методов машинного обучения. Они протестировали коммерческий гаджет и гарнитуру для лабораторий. И экспериментально показали способность PEEP взламывать пользовательские ПИНы и пароли по мере их ввода на физической или виртуальной клавиатуре.

Пример цифровой клавиатуры, которая использовалась в экспериментах.

Авторы рассмотрели идею, что человек прервет игру и войдет в банковскую учетную запись, не сняв гарнитуру. Участники опыта вводили случайные ПИН-коды при работающей гарнитуре, позволяя PEEP выявить связь между нажатиями и ЭЭГ данными. Ситуация легко достигается в жизни, если в ходе игры вас просят набрать текст, код или капчу как часть игрового процесса. Программа учится и после двухсот символов она способна сделать прогноз по ЭЭГ данным, какой символ введен. Прогноз не идеален, но повышает вероятность угадывания четырехзначного числового кода с одного из 10 000 до одного из 20 и повышает вероятность угадывания шестибуквенного пароля до одного из 500.

 

Постановка эксперимента с гарнитурой Emotiv

В экспериментах участники использовали гарнитуры Emotiv и B-Alert, печатали на реальной и виртуальной клавиатуре, вводили 4-значные цифровые коды и 6-значные буквенные пароли. Данные собирались в четырех сеансах в один день для каждой задачи. Для каждого символа брались данные за 235 мс до нажатия клавиши и 468 мс во время нажатия. Отметим, что задача отделить ЭЭГ от артефактов здесь не стоит, все данные идут в дело, включая сигналы от мышц. Программа выучивает паттерн, характерный для ввода символа, и какая в нем доля миограммы, не имеет значения.

Авторы заключают, что следует изучить вероятные способы борьбы с такими атаками, учитывая их серьезные последствия. Значимость проблемы будет расти по мере распространения интерфейсов типа мозг-компьютер среди пользователей.

Высокоскоростная фотоакустическая томография

“Single-impulse panoramic photoacoustic computed tomography of small-animal whole-body dynamics at high spatiotemporal resolution” | Nature Biomedical Engineering | doi:10.1038/s41551-017-0071

 

имиджинг

Исследователи Университета Дьюка, Университета Вашингтона и Калифорнийского технологического института разработали новый вид фотоакустической компьютерной томографии. С его помощью можно получать контрастные изображения внутренних органов, нейронных сетей, сосудов, циркуляции клеток в реальном времени и высоком разрешении, не вводя красители и не используя радиоактивные метки. Этим методом -- его назвали SIP-PACT, single-impulse photoacoustic computed tomography -- авторы за минуту послойно отсканировали живую мышь.

 

Схема SIP-PACT конфокальной доставки света и обнаружения фотоакустической волны. Лучи двух лазеров суммируются, проходят сквозь коническую линзу, оптический конденсатор, и свет падает на мышь. Кольцевой ультразвуковой измеритель ловит волну в 2D плоскости и передает данные в систему обработки.

Метод SIP-PACT использует мощный, но очень короткий лазерный импульс. Когда он попадает в клетку, энергия слегка её нагревает и заставляет мгновенно расшириться, вызывая акустическую волну. Авторы построили круговую систему из 512 ультразвуковых детекторов и систему сбора данных, которая вычисляет источник ультразвуковой волны из любого места в пределах тела маленького животного. Ультразвук легко проходит сквозь биологические ткани, детектор регистрирует волну в течение 50-ти микросекунд. Получается картина поперечного сечения с разрешением в 125 микрометров и диаметром около 16 мм. Такие кадры можно делать по 50 штук в секунду, смещая плоскость сканирования. Это похоже на функциональную МРТ, только гораздо быстрее.

 

SIP-PACT всего тела от мозга до живота. a) сосудистая сеть коры головного мозга; (b-f) изображения поперечного сечения: верхней грудной полости (b), нижней грудной полости (c), двух долей печени (d), верхней брюшной полости (e) и нижней части брюшной полости (f).

Панорама содержит данные со всех направлений, так что в пределах 2D сечения потерь информации нет, можно видеть анатомию (сердце, печень, кишечник и т.д.) и биологическую динамику, например, пульсацию артерий. Конкретные структуры были выявлены по контрасту гемоглобина. В качестве теста авторы отслеживали миграцию раковых клеток в мозге мыши и нейронную активность мозга крысы в реальном времени. Авторы замечают, что по оптическому контрасту и пространственно-временному разрешению SIP-PACT превзошел другие известные неинвазивные методы визуализации.


Фоторецептор в мозге различает день и ночь

“A rhodopsin in the brain functions in circadian photoentrainment in Drosophila” | Nature | doi:10.1038/nature22325

нейромодуляция

Впервые показана функция светочувствительного белка опсина в мозге. Американские нейробиологи установили, что родопсин Rh7 экспрессируется в нейронах пейсмекерного типа у мух дрозофил, регулируя суточный цикл. Это первый пример опсина, который играет важную биологическую роль не в клетках сетчатки, а в нейронах головного мозга. Ранее функция Rh7  не была известна.

Авторы работы модифицировали гены мух, заменив на Rh7 светочувствительный белок в клетках глаз. Исследователи обнаружили, что Rh7 так же реагирует на свет и может функционально заменить утраченный рецептор. Далее с помощью антител они построили карту экспрессии Rh7 в мозге и выяснили, что родопсин работает в нейронах, которые отвечают за регуляцию суточного биоритма. Мухи, лишенные белка Rh7, медленно адаптировались к изменениям цикла день-ночь. Правда, в нейронах пейсмекерного типа есть пигмент криптохром (Cry), но он чувствует лишь яркий свет, и мухи без криптохрома все равно реагировали на удлинение светового дня.

Авторы меняли освещенность, экспериментировали с мухами, лишенными сразу Rh7 и Cry или поочередно. Родопсин был необходим мухам для настройки суточных ритмов. Присутствие его в клетках мозга не выглядит странным, поскольку свет проходит через кутикулу. В этой связи интересно будет проверить роль меланопсина и энцефалопсина, светочувствительных белков, которые экспрессируются в мозге человека. Хотя известно, что свет может проникать сквозь череп млекопитающих, все же степень этого проникновения очень низка. Разрешение загадки будем ждать в будущих исследованиях.

Доставка гена в глаз

“Targeted Multifunctional Lipid ECO Plasmid DNA Nanoparticles as Efficient Non-viral Gene Therapy for Leber’s Congenital Amaurosis” “ | Molecular Therapy - Nucleic Acids | doi: 10.1016/j.omtn.2017.02.005

 

 наночастицы

Биоинженеры из Университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде, США разработали способ доставки гена в сетчатку с помощью наночастиц. Амавроз Лебера — наследственное заболевание, которое проявляется на первых годах или месяцах жизни и приводит к слепоте. Одна из форм болезни (LCA2) развивается из-за мутации гена RPE65, который кодирует энзим, важный для метаболизма клеток сетчатки. Клетки умирают, но если ввести им правильную версию гена, зрение можно спасти.

Доставка генов вирусом в организм человека сопряжена с риском. Вирус способен вызвать иммунную реакцию, либо проникнуть в мозг по оптическому нерву, разнося ДНК за пределы сетчатки. Нужны невирусные формы доставки, и авторы предложили наночастицы на базе липидов, которые можно направить в пигментный эпителий глаза. Частицы снабдили специальной молекулой-спейсером, которая цепляется к ретиноидным белкам, как якорь. Такой прием повышает избирательность транспорта, и полезный “груз” попадает точно в клетки сетчатки, не уходя в прочие органы.

 

При введении в субретинальное пространство наночастицы ECO связываются с ретиоидными белками. Те помогают удержать наночастицы в пространстве и перенести их в клетки-мишени. После поглощения клеткой наночастицы за счет падения pH высвобождают плазмидную ДНК гена RPE65. Наконец, ген RPE65 экспрессируется клеткой, замедляя дегенерацию колбочек.

Авторы протестировали частицы сперва в пробирке с клетками, затем на живых мышах. Для контроля действия гена ввели флуоресцентный маркер. Наконец, эффективность генной терапии определялась электроретинографией в глазах мышей моделей человеческого LCA2. После инъекции в сетчатку исследователи видели, что флуоресцентный зеленый маркер проявился в клетках пигментного эпителия. Тесты показали, что у мутантных мышей индуцированная светом электрическая активность клеток в сетчатке заметно выросла. Палочки и колбочки работали, эффект сохранялся до 120 дней.

Опыты в первом приближении показывают, что доставка гена с помощью наночастиц может стать альтернативой вирусным типам транспорта и применяться для генной терапии. В планах авторов -- совместить метод наночастиц с технологией генного редактирования CRISPR/cas9.

 

Автор: Денис Тулинов

15.09.2017Приглашаем на ФИЗТЕХБИОМЕД 21-22 сентября

21-22 сентября на базе МФТИ в Долгопрудном пройдет международная конференция ФИЗТЕХБИОМЕД-2017

Подробнее
15.09.2017ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 09.09.17 - 15.09.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
15.09.2017Отраслевой союз «Нейронет» и Томский Государственный Университет и подписали соглашение о сотрудничестве

Следуя общей цели по развитию российского конкурентоспособного рынка нейротехнологий, Отраслевой союз «Нейронет» и Национальный исследовательский Томский государственный университет подписали соглашение о сотрудничестве в реализации дорожной карты Нейронет Национальной технологической инициативы.

Подробнее
15.09.2017Startup-клуб "Нейронет" провел первую встречу

В среду, 13 сентября, в пространстве Точка Кипения состоялась первая встреча startup-клуба «Нейронет».

Подробнее
15.09.2017Набор в "Университет 20.35"

 

Отраслевой союз «Нейронет» объявляет набор абитуриентов на курсы в области технологий Нейронет в «Университете 20.35».

Подробнее
14.09.2017Мастер-класс "Технология НейроЧат" на III Всероссийском молодежном научном форуме "Наука будущего - наука молодых" в Нижнем Новгороде

14 сентября в Нижнем Новгороде в рамках III Всероссийского молодежного научного форума "Наука будущего - наука молодых" пройдёт мастер-класс "Технология НейроЧат" Отраслевого союза "Нейронет".

Подробнее
8.09.2017ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 02.09.17 - 08.09.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
8.09.2017BiTronics Lab провела семинар по методике применени конструктора "Юный нейромоделист"

7 сентября 2017 года компания BiTronics Lab провела Методический семинар для специалистов основного и дополнительного образования по методике применения набора-конструктора "Юный нейромоделист" Первого поколения.

Подробнее
8.09.2017Президент России Владимир Путин пожал руку пермскому Промоботу

8 сентября Пермь посетил президент Российской Федерации – Владимир Владимирович Путин. В рамках рабочего визита он посетил технопарк Морион. Там его встретил робот Promobot – он обратился к президенту и поприветствовал его.

Подробнее
7.09.2017«Нейронет» как часть стратегии развития Иркутской области

Форум «Байкальский регион: Достижения прошлого. Образы будущего», состоявшийся 4-6 сентября в Иркутске, стал очередной вехой в развитии Прибайкалья, следом за Конференцией по изучению производительных сил Иркутской области, прошедшей в 1947 году.

Подробнее
6.09.2017BiTronics Lab обучит методике применения конструктора "Юный нейромоделист"

Компания BiTronics Lab приглашает всех желающих посетить Методический семинар для специалистов основного и дополнительного образования по методике применения набора-конструктора "Юный нейромоделист" Первого поколения . 

Подробнее
5.09.2017Нейросети на Физтехе станут глубже с новым суперкомпьютером

Глубже сети - выше интеллект. На Физтехе установили суперкомпьютер для исследований в области искусственного интеллекта

Подробнее
5.09.2017Примите участие в хакатоне «Нейрокампус»!

22-24 сентября на кампусе Московской школы управления СКОЛКОВО пройдет хакатон «Нейрокампус» при поддержке Mastercard! Если ты крутой разработчик, нейрофизиолог, маркетолог, предприниматель или дизайнер, мы приглашаем тебя стать участником этого невероятного события! 

Подробнее
4.09.2017Приглашаем на CultTech Hackathon в Вену

 

Отраслевой союз "Нейронет" примет участие в хакатоне VC CultTech Hackathon, посвященном искусству и технологиям. Хакатон пройдет в Вене, Австрия, 19 - 21 сентября 2017 года в рамках международной ярмарки viennacontemporary.

Подробнее
1.09.2017Состоялось открытое обсуждение проблем патентования в государственных научных организациях

Первого сентября в пространстве «Точка кипения» прошло открытое обсуждение проблем патентования в государственных научных организациях и университетах.

Подробнее
1.09.2017Первые студенты «Университета «20.35» будут подготовлены сообществом «Нейронет»

 

Первая образовательная программа «Университета «20.35» будет запущена при поддержке сообщества «Нейронет». Сообщество также будет способствовать подбору и подготовке первых абитуриентов.

Подробнее
1.09.2017Science Guide и "Физтехпарк" создают международный AI-hub

Партнер Отраслевого союза "Нейронет", сообщество Science Guide, и IT-технопарк "Физтехпарк" подписали соглашение о сотрудничестве, предусматривающее создание на базе «Физтехпарка» международного AI-hub IT-проектов.

Подробнее
1.09.2017Обзор новостей нейротехнологий 26.08.17-01.09.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
30.08.2017Компания Fibrum и Ассоциация дополненной и виртуальной реальности России составили карту рынка VR/AR России

 

Отраслевой союз Нейронет принял стратегическое решение о поддержке VR рынка, решение принято на основании Карты рынка AR/VR-технологий, составленной Ассоциацией дополненной и виртуальной реальности. 

Подробнее
25.08.2017Виталий Львович Дунин-Барковский выступит рецензентом научных публикаций в издательстве "Frontiers In"

С понедельника, 21 августа в крупнейшем международном электронном научно-журнальном холдинге "Frontiers in" открылась новая тематическая редакция по профилю "Toward and Beyond Human Level AI" ("К искусственному интеллекту человеческого уровня и выше"). 

Подробнее
123242, г. Москва, Малый Конюшковский пер., д. 2, оф. 17